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光學工程是以光學為主、信息科學、能源科學、材料科學、生命科學、精密機械、計算機科學、微電子技術等多學科交叉融合的綜合學科。學科研究基地包括現(xiàn)代測控技術教育部重點實驗室，光電信息與儀器北京市工程研究中心，機電系統(tǒng)測控北京市重點實驗室，現(xiàn)代光電測試技術機械工業(yè)重點實驗室等。
本學科設有四個研究方向：光電檢測技術、微光學器件與系統(tǒng)、光纖激光器與光器件、光電信息處理。
1、光電檢測技術：研究光電檢測技術的基本理論、實施方法、系統(tǒng)和關鍵技術。側(cè)重于激光測量技術和光纖測量技術等方面的研究。包括光、機、電、計算機相結(jié)合的激光干涉測量、激光衍射測量、激光跟蹤測量、光纖傳感檢測、光電多自由度監(jiān)測等各種物理參數(shù)測量儀器和系統(tǒng)的研究。
2、微光學器件與系統(tǒng)：基于嚴格電磁場理論，研究衍射光學器件、亞波長光柵器件及表面等離子體光學器件的設計理論，實現(xiàn)超分辨成像、光束整形及偏振變換等功能，應用于光學捕獲、顯微成像、空間多自由度測量及大密度光盤存儲等，并進行這些微光學系統(tǒng)的研制及開發(fā)。
3、光纖激光器與光器件：研究激光相干合成技術、激光可調(diào)諧技術以及雙包層光纖、泵浦激光器封裝技術，研究單頻光纖激光器、飛秒光纖激光器、調(diào)Q脈沖光纖激光器、高功率連續(xù)光纖激光器以及泵浦合束器、光纖光柵、高功率光隔離器、高功率光纖準直器、光纖耦合聲光調(diào)制器等光電器件。
4、光電信息處理：采用光學/數(shù)字圖像技術獲取、處理、存儲、顯示各種物理信息。包括采用光電圖像處理技術實現(xiàn)信息的分析、測量與識別；數(shù)字全息干涉和激光散斑計量技術測量物體形變；采用各種三維傳感技術獲取、分析物體三維形貌；光信息存儲和三維顯示等。
本學科完成國家自然科學基金項目“陣列透鏡全息術研究”、“基于數(shù)字近景攝影測量的大尺寸三維測量的理論和方法研究”；北京市自然基金項目“雙波長全息干涉術”，北京市高校學術創(chuàng)新團隊“三維視覺測量技術研究”；國防十一五預研關鍵子課題“相機主點位置及夾角監(jiān)測技術開發(fā)”；國防重點實驗室基金項目“激光干擾效果評價方法研究”；北京市政集團重點合作項目“地下施工設備激光導向技術”等。